книги из ГПНТБ / Пирогов, Б. И. Минералогическое исследование железных и марганцевых руд

При изготовлении крепленных шлифов или аншлифов прежде всего необходимо получить представительную пробу, соблюдая все правила сокращения. Желательно добиться значительной плотно­ сти зерен и избежать при изготовлении образцов на пластмассе дифференциации их по размеру и массе, так так это может отра­ зиться на точности анализа. Лучше исследования проводить с предварительно рассеянными на узкие классы крупности про­ бами, а затем получить средние данные по пробе, используя вы-

Рис. 13. Схема изучения вещественного состава продуктов дробления, измель­ чения, обогащения

хода каждого класса. Естественно, что вопросы подготовки проб для микроскопических наблюдений решаются в зависимости от задач, стоящих перед исследователем, и обеспечения необходимой точности.

Расчет содержания минерала производится в объемных процен­ тах с пересчетом на весовые. Объемный процент содержания ми­ нерала получается от деления количества зерен минерала на общее подсчитанное количество зерен. Используя плотность минерала, переходят к весовым процентам. Причем, учитывая то обстоятель­ ство, что объемные проценты интереса не представляют, лучше сразу же умножать количество подсчитанных зерен минерала на

их плотность и в результате при делении получать весовые про­ центы.

Как отмечает Кэмерон (1966), при оценке точности подсчета зерен и точечного подсчета рыхлых материалов как методов ми­ нералогического анализа необходимо быть уверенным, что изуча­ емая проба представительна, что все зерна определены верно. Кроме того, точность анализа является функцией количества подсчи­ танных точек или зерен и содержания минералов. Он предлагает использовать диаграмму А. Р. Баррингера (рис. 14), отражающую зависимость аналитической ошибки от этих двух факторов. Анали­ тическая ошибка изме­ ряется двойным стандарт­ ным отклонением. В при­ веденной диаграмме со­ держание минерала явля­ ется параметром, связан­

ным с числом JC по Чейзу, поскольку число смен раз­ личных зерен вдоль ли­ нии пересечения опреде­ ленной длины должно за­ висеть не только от зерни­ стости, но и от содержа­ ния минералов.

Как показывает опыт, микроскопический мине­ ралогический анализ дро­ бленого материала целе­ сообразно проводить в том случае, если размер ча­ стиц не превышает 3 мм.

При наличии частиц больших размеров целесообразно крупные частицы' додробить и приготовить крепленные образцы, тща­ тельно отобрав среднюю пробу. Нижний предел размеров частиц при микроскопическом анализе зависит от минерального состава руды. И совершенно прав Кэмерон (1966), отметивший, что при заметном отличии минеральных компонентов друг от друга удов­ летворительно может быть изучен материал с размером частиц 10—20 мкм в диаметре. В то же время, если минералы трудно

роль играет мастерство минералога петрографа.

Для более точных подсчетов можно рекомендовать предвари­ тельное разделение фракций по плотности, магнитным свойствам, отражательной способности и т. д. Удобно пользоваться при под­ счетах рудных минералов и их определении объективами, позво­ ляющими применять масляную или водную иммерсию.

При изучении продуктов флотации необходимо самым тщатель­ ным образом перед брикетированием промыть их от реагентов.

Продукты дробления, как правило, подвергаются рудоразборке. При этом в зависимости от текстурно-структурных осо­ бенностей руд и крупности материала рудоразборка может дать

соотношение:

различных текстурно-минералогических разновидностей руд, текстурных компонентов руд различного минерального состава. рудной части и пустой породы.

Рудоразборка может определить качество усреднения руд, пе­ рерабатываемых на обогатительных фабриках, предопределить рациональную крупность дробления и возможность сброса пустой породы в хвосты. Результаты рудоразборки необходимо самым тщательным образом увязывать с текстурно-структурными особен­ ностями руд.

Желательно осуществлять рудоразборку на пробах, предвари­ тельно рассеянных на узкие классы. Отдельные компоненты руды, определенные при рудоразборке, взвешиваются для определения процентного содержания их в пробе. Рудоразборка чаще всего вы­ полняется визуально при макроскопическом исследовании, более мелкие классы дополнительно просматриваются под микроскопом. Кроме макроскопического метода рудоразборки могут быть при­ менены и другие. Например, для оценки качества обжига руд на обогатительной фабрике ЦГОКа (Кривой Рог) нами (Пирогов. Иголинс.кая) рудоразборка обожженной руды производилась с по­ мощью ручного магнита РМЧ. Разделение ручным магнитом обож­ женной руды крупностью +5 мм при напряженности поля 250 и 500 э позволило выделить фракции с различным содержанием маг­ нетита. Предварительным просмотром под микроскопом аншлифов из дробленого материала различных классов крупностей было уста­ новлено, что класс + 5 мм лучше всего характеризует качество об­ жига руды.

Хорошо обожженной рудой считалась руда с соотношением магнетитового и общего железа в пределах 0,75—0,8; среднеобожжен­ ной— 0,5—0,6 и плохо обожженной (невыделившаяся при напря­ женности 500 э ) — с соотношением 0,2—0,4. Результаты рудораз­ борки сопоставлялись с рудоразборкой исходной окисленной руды крупностью +12 мм с выделением основных текстурно-минералоги­ ческих разновидностей и содержанием железа в хвостах магнит­ ной сепарации.

Регрессионный анализ зависимости результатов рудоразборки обожженной руды от содержания в исходной шихте различных ми­ нералогических разновидностей, выполненный с помощью машины «Урал-2», показал сравнительно низкую корреляцию. Так, при до­ статочно хорошей связи между выходом хорошо обожженной руды

теризует не столько влияние состава окисленной руды, сколько ка­ чество работы обжиговых печей.

Низкая корреляция между содержанием железа в хвостах маг­ нитной сепарации и минеральным составом исходной окисленной руды г| = 0,316 и довольно высокая для промышленных условий г] =0,612 между содержанием железа и составом обожженной руды, особенно количеством плохо обожженной разновидности, также свидетельствует о незначительном влиянии на обжиг состава окисленной руды (имеется в виду этап испытаний с января по август 1966 г.). Об этом говорит низкая корреляция между со­ держанием железа в концентрате и составом обожженной руды. Предложенная методика рудоразборки может быть рекомендована как экспресс-анализ для оценки качества обжига и потерь же­ леза в хвостах.

При рудоразборке продуктов обогащения марганцевых руд применяется метод разделения марганцевых минералов, основан­ ный на различной электропроводности пиролюзита, псиломелана и манганита (Грязнов, 1958). Образцы с удельным сопротивлением до 300 ом • см относятся к пиролюзиту, с удельным сопротивлением более 10,5 ІО4 ом-см — к манганиту, а с сопротивлением 10-ІО3 — 3,5 -ІО3 ом-см — к псиломелану. Применение этого метода значи­ тельно облегчает макроскопическую диагностику марганцевых ми­ нералов, хотя в ряде случаев с ним связаны ошибки в определении, но он является достаточно скоростным, что существенно в усло­ виях контроля процессов обогащения на марганцевых фабриках.

Дробленые марганцевые руды и продукты их обогащения рас­ сеиваются на классы крупностью 50—25, 25—15, 15—7, 7—5, 5—3, 3—1 мм и затем подвергаются рудоразборке с определением сле­ дующих составляющих: рудные, сростки рудных с нерудными, не­ рудные (кварц, глинистые); дополнительно дается оценка текстур­ ным компонентам руды — количество концентрически-слоистых и кусковых рудных образований (приложение 12). Аналогично вы­ полняется рудоразборка и для оолитовых лимонитовых руд.

Измельченные руды и продукты обогащения крупнокускового материала просматриваются под бинокулярным или поляризацион­ ным микроскопом. При этом изучается минеральный состав их по узким классам рассева и степень раскрытия рудных и нерудных ми­ нералов. Определение последнего параметра имеет исключительно большое значение, особенно при оценке обогатимости тонко- и мелковкрапленных железных руд. Под степенью раскрытия рудной и нерудной фазы понимается отношение открытой рудной (неруд­ ной) фазы ко всей рудной фазе, открытой и в сростках. Степень раскрытия при этом чаще выражается в процентах.

В настоящее время широко распространен петрографический метод определения степени раскрытия; несмотря на трудоемкость, результаты этого метода иногда определяют принципиально всю оценку обогатимости руд. Этот метод применяется при изучении обогатимости железистых кварцитов.

При петрографическом методе определения степени раскрытия проба предварительно рассеивается на классы. Крупные классы могут просматриваться под бинокуляром, но, учитывая наличие довольно сложных типов срастаний минералов друг с другом, лучше из материала каждого класса приготовить брикет (аншлиф) для исследования. Под микроскопом подсчитывается коли­ чество свободных рудных и нерудных частиц и сростков, содержа­ щих рудный минерал в объеме 90, 75, 50, 25 и 5%, в среднем 700—- 1000 зерен для каждого класса в пробе. При этом содержание маг­ нетита в сростках может определяться с помощью сетчатого оку­ ляр-микрометра по тому же принципу, что и в петрографии при определении минерального состава породы. Степень раскрытия по пробе определяется как средневзвешенная величина по выходу каждого класса. Предварительно все объемные проценты перево­ дятся в весовые. Типы сростков с различным содержанием рудного минерала по классам рекомендуется зарисовывать.

При тонком измельчении (90—95% класса — 0,074 мм) влияние текстурных признаков руд на показатели обогащения резко сокра­ щается, и показатели обогащения определяются уже главным об­ разом структурными элементами — размерами и формой зерен и агрегатов минералов, типами их срастаний, твердостью и хруп­ костью. Продукты измельчения могут содержать определенное ко­ личество так называемых «трудных» зерен, отделение которых от основной части открытых рудных частиц тем или иным методом затруднительно. В. Г. Деркач (1955) пришел к выводу, что отде­ ление сростков, содержащих, например, более 50% магнетита, от чистых рудных зерен затруднено ввиду малого различия удельной магнитной восприимчивости разделяемых компонентов. Принимая удельную магнитную восприимчивость чистого рудного зерна за единицу, он рассчитал соотношения удельной магнитной восприим­ чивости разделяемых минералов в сростках.

Таким образом, магнитные свойства магнетита имеют значи­ тельные колебания в сростках различной крупности, поэтому для решения практических задач магнитной сепарации необходимо ве­ сти постоянный контроль за качеством получающихся сростков и разделение их проводить на основе глубокого анализа магнитной восприимчивости отдельных типов сростков.

Совершенно может изменить представление об измельчаемое™ руд, а следовательно, и раскрываемости минералов применение различных методов измельчения (Рукасова, Пирогов, 1967). Нами изучалось изменение степени раскрытия магнетита и кварца магнетитовых кварцитов ЦГОКа при различных видах измельчения

с последующим магнитным обогащением по наиболее совершенным технологическим схемам. Изучение гранулометрического состава продуктов показало, что бесшаровая мельница сухого самоизмельчения в зависимости от применяемого режима позволяет получить практически любую крупность руды. Для магнетитовых кварцитов на установке сухого самоизмельчения были получены продукты с содержанием 40—54% класса —0,074 мм. Сравнение грануло­ метрического состава продуктов сухого самоизмельчения и шаро­ вого измельчения показало, что характер распределения классов крупности в обоих случаях одинаков, однако в первом содержа­ ние мелких классов 0,05—0 мм меньше, чем во втором. Содержа­

независимо от способа измельчения, что подтверждается распре­ делением по крупности открытых частиц и сростков с различным содержанием рудного минерала по трем пробам с одинаковым выходом класса — 0,074 мм, полученным при сухом самоизмельчении, шаровом и рудно-галечном измельчениях (табл. 15).

На рис. 15 показано изменение степени раскрытия рудной фазы при сухом самоизмельчении и шаровом измельчении в зависи­ мости от выхода класса — 0,074 мм. Наблюдается четкая зависи­ мость: по мере увеличения выхода класса — 0,074 мм растет сте­ пень раскрытия при обоих видах измельчения. Однако при сухом самоизмельчении степень раскрытия на 4—6% выше, чем при ша­ ровом измельчении.

На рис. 16 показана форма рудных частиц в концентрате класса +0,074 мм, который встречается во всех сравниваемых пробах и ближе всего подходит к средним размерам зерен в из­ мельчаемой руде.

Форма открытых частиц (рудных) при шаровом измельчении

(Л) характеризуется неровными контурами; при рудно-галечном (Б) — сочетанием округлых и правильно ограненных частиц; при сухом самоизмельчении (В) и струйном измельчении (Г) форма

крупностью 0,25—0,05 мм сосредоточена основная доля так назы­ ваемых «трудных» цементационных сростков (рис. 18),находящихся в промежуточной и реже легкой фракциях гравитационного анализа. Для более детального изучения этих сростков нами был выделен из концентрата класс +0,07 мм и расклассифицирован на лабо­ раторном концентрационном столе на четыре фракции (табл. 17).

Таблица 17

Результаты разделения класса +0,07 мм на концентрационном столе, %

ментационных структур гидроокислов железа в окисленных рудах отрицательно влияет на качество флотационных концентратов и на качество получаемых концентратов из обожженных руд.

Нередко при изучении продуктов обогащения приходится стал­ киваться с таким интересным явлением, как флокуляция рудного минерала. Как показывают микроскопические наблюдения, это яв­ ление влияет на получение высококачественных концентратов. Так, например, при изучении продуктов обогащения обычных (первич-

Рис. 19. Петрографическая характеристика песков и сливов гидроциклонов первичной и обожженной магкетитовой руды ЦГОКа; свет проходящий, николи ||, черное — рудный ми­ нерал, белое — кварц:

ных неокисленных) и обожженных (первично окисленных) магнетитовых руд, полученных в процессе обжига на фабрике ЦГОКа, были выявлены интересные закономерности. При сравнении сливов гидроциклонов 0 350 мм обожженной и обычной магнетитовой руды можно заметить наличие в первом сливе крупных рудных флокул, сростков с различным содержанием рудного минерала (рис. 19). В результате размагничивания флокул получается значительное